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硼氮纳米复合材料的可控制备及性能研究

张连萍  
【摘要】:氮化硼是一种无机非金属材料,它的结构和碳材料的结构相似。氮化硼本身具有优异的物理化学性质,在很多方面有潜在的应用前景。本文主要合成了氮化硼层包覆的FeB_49合金纳米棒和薄层的纳米片,考察了其荧光性能。并将合成的样品与氧化锌进行复合,研究了复合物对NO_x的吸附特性。研究内容主要分以下三个部分。 1.采用简单的化学气相沉积法(CVD)在1200oC并通过调整硼粉和催化剂的比例合成了一种新颖结构,即由氮化硼层包覆FeB_49合金的h-BN-FeB_49纳米复合物。透射电镜(TEM)研究表明合成的h-BN-FeB_49纳米复合材料具有两种不同的形貌:一种是B: Fe2O3(质量比)=10的三明治结构(简称BN-FeB-10),内部的FeB_49合金沿着管轴的方向填充,并且外部被氮化硼层包围;另一种是B: Fe2O3(质量比)=5(简称BN-FeB-5)的均匀同质结构,内部的FeB_49合金外层包覆的是厚度为4-20层的氮化硼纳米片,而且这种纳米片还可以在DMF的溶液中通过化学方法剥离下来。合成的两种h-BN-FeB_49纳米复合材料的光致发光谱表明在可见光区有较强的发射。磁性测量表明,所合成的样品在室温条件下为硬磁材料。探讨了样品渗氮过程的生长机制。 2.通过不同的温度的调整及催化剂的改变,采用CVD法合成了二维的氮化硼纳米片。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)考察了合成的样品的形貌和结构。同时,对合成的氮化硼纳米片进行荧光性能的表征,发现样品都具有荧光发射。另外合成的氮化硼纳米片和氧化锌进行复合,并考察了其荧光性能。 3.将两种h-BN-FeB_49纳米复合材料与硝酸锌进行回流反应生成了BN-coatednanorod/ZnO的纳米复合物。TEM研究表明合成的ZnO的颗粒直径约为10nm并且嵌入到了BN-coated nanorod的表面上,该复合材料具有较大的S/V比,h-BN-FeB_49与ZnO间相互作用使电子的传输性能增强,促进了样品对NO_x的气敏响应。气敏测量表明合成的BN-coated nanorod/ZnO的纳米复合物在室温条件下NO_x气敏性均比单独合成的BN-coated nanorod和ZnO好。在实验结果的基础上讨论了样品的电子传输性能,并且探讨了其对BN-coated nanorod/ZnO的纳米复合物对NO_x的气敏响应机理。


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